1. Сравнительный анализ GPU и CPU

1.1. Универсальность и взаимодействие с другими компонентами

По сравнению с GPU, CPU более универсальны. У них более широкий диапазон инструкций, и они могут выполнять множество задач. При выполнении инструкций CPU взаимодействуют с большим количеством компонентов компьютера, таких как RAM, ROM, BIOS и порты ввода/вывода (I/O). В отличие от этого, GPU обрабатывают ограниченный набор инструкций и сосредоточены на задачах, связанных с графикой. При выполнении этих инструкций GPU взаимодействуют меньше с другими компонентами компьютера. Обычно GPU нужно взаимодействовать только с блоками отображения и памяти, чтобы определить, как отображать пиксели на экране.

1.2. Исполнение задач

Хотя CPU относительно медленнее, они могут справляться с большинством пользовательских задач, даже сложных. CPU могут также выполнять графические операции, но их эффективность значительно снижается. Однако из-за сложности задач CPU превосходят GPU в 3D-рендеринге. Кроме того, CPU имеют большие объемы памяти, что позволяет пользователям быстро расширять память до 64 ГБ без влияния на производительность.

GPU в основном обновляют изображения и выполняют рендеринг графики, работая значительно быстрее, чем CPU. Сочетание GPU с высококачественными компьютерными компонентами позволяет выполнять рендеринг графики до 100 раз быстрее, чем CPU. Несмотря на свою скорость, GPU обычно предназначены для выполнения простых и незамысловатых задач. Кроме того, память GPU ограничена, с максимальной емкостью до 12 ГБ, которую нельзя нарастить и эффективно расширить без снижения производительности и возникновения узких мест.

1.3. Аппаратные ограничения

Производители CPU сталкиваются с серьезными препятствиями из-за аппаратных ограничений. В 1965 году закон Мура был основан на наблюдении и прогнозировании исторических тенденций, заложив основу для современных достижений цифровых технологий. Закон гласит, что количество транзисторов на кремниевом чипе удваивается каждые два года, а стоимость компьютерных компонентов. Однако 57 лет спустя его наблюдение может подойти к концу. Сегодня существует предел количества транзисторов, которые можно добавить на кремниевый чип. Тем не менее, производители сумели преодолеть эти аппаратные ограничения с помощью распределенных вычислений, квантовых компьютеров и заменителей кремния.

С другой стороны, производители GPU в настоящее время не сталкиваются с аппаратными ограничениями. Закон Хуана наблюдает, что темпы развития GPU намного быстрее, чем у CPU. Он также гласит, что производительность GPU удваивается каждые два года.

2. CPU

CPU

В общем, структура CPU может быть разделена на арифметико-логические блоки, регистры и блоки управления. Арифметико-логический блок может выполнять связанные логические операции, такие как выполнение операций сдвига и логических операций. Кроме того, он может выполнять фиксированные или плавающие арифметические операции и вычисления и преобразования адресов, что делает его многофункциональным вычислительным блоком. Область регистров временно хранит данные, информацию и адреса. Область управления анализирует информацию и выдает соответствующие управляющие сигналы.

Центральный процессор можно рассматривать как крупномасштабную интегральную схему, основная задача которой заключается в обработке различных данных. Традиционные компьютеры имели относительно небольшие емкости хранения, что затрудняло обработку крупномасштабных данных, и эффективность обработки была относительно низкой. С быстрым развитием информационных технологий в Китае появились высококонфигурационные процессорные компьютеры, использующие высококонфигурационные процессоры в качестве центров управления, играющие важную роль в улучшении вспомогательных функций CPU компьютеров. Основными частями центрального процессора являются контроллер и арифметический блок, которые играют значительную роль в улучшении общей работы компьютеров. Они могут достигать расширения множества функций, таких как управление регистрами, логические операции и передача и прием сигналов, что создает хорошую основу для улучшения производительности компьютеров.

3. GPU

\

GPU

Там, где есть система отображения, есть графический процессор (обычно известный как графическая карта). Однако ранние графические карты содержали только простую память и кадровые буферы, которые в основном служили для хранения и передачи графики. Все операции должны были контролироваться CPU. Это было достаточно для текста и некоторых простых графиков, но было невозможно справиться с сложными сценами, особенно с реалистичными 3D-сценами, только с этой системой. Поэтому позже разработанные графические карты не только имели функции хранения графики, но и могли выполнять большинство графических задач, значительно снижая нагрузку на CPU и существенно улучшая производительность и скорость отображения графики. С непрерывным развитием электронной технологии техническое содержание и функции графических карт становятся все более мощными. Многие профессиональные графические карты теперь имеют мощные 3D-обработчики и постепенно применяются в персональных компьютерах. Некоторые профессиональные графические карты содержат больше транзисторов, чем CPU того же времени. Например, ч